Real-Time Reconstruction of HIFU Focal Temperature Field Based on Deep Learning
Notice bibliographique
Résumé
Objective and Impact Statement : High-intensity focused ultrasound (HIFU) therapy is a promising noninvasive method that induces coagulative necrosis in diseased tissues through thermal and cavitation effects, while avoiding surrounding damage to surrounding normal tissues. Introduction : Accurate and real-time acquisition of the focal region temperature field during HIFU treatment marked enhances therapeutic efficacy, holding paramount scientific and practical value in clinical cancer therapy. Methods : In this paper, we initially designed and assembled an integrated HIFU system incorporating diagnostic, therapeutic, and temperature measurement functionalities to collect ultrasound echo signals and temperature variations during HIFU therapy. Furthermore, we introduced a novel multimodal teacher–student model approach, which utilizes the shared self-expressive coefficients and the deep canonical correlation analysis layer to aggregate each modality data, then through knowledge distillation strategies, transfers the knowledge from the teacher model to the student model. Results : By investigating the relationship between the phantoms, in vitro, and in vivo ultrasound echo signals and temperatures, we successfully achieved real-time reconstruction of the HIFU focal 2D temperature field region with a maximum temperature error of less than 2.5 °C. Conclusion : Our method effectively monitored the distribution of the HIFU temperature field in real time, providing scientifically precise predictive schemes for HIFU therapy, laying a theoretical foundation for subsequent personalized treatment dose planning, and providing efficient guidance for noninvasive, nonionizing cancer treatment.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».